CN115389613A - 基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法，其中，检测装置包括：第一车体，其包括第一车体本体、行走驱动装置和第一旋翼机构，行走驱动装置的动力轴上还设置有敲击组件；第二车体，其包括第二车体本体、隔音装置，且隔音装置与第二车体本体可转动连接；隔音装置包括隔音壳体和敲击信号采集组件；隔音装置的一端设有履带结构，另一端设有第二旋翼机构；第一车体和第二车体通过转动机构可转动连接，且在转动机构的作用下，桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；本发明既能实现从桥底到桥墩等各区域的翻越，从而对桥梁各个区域的缺陷进行检测，又能提高检测效率。

Description

基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及桥梁检测技术领域，具体涉及一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法。

背景技术

桥梁作为交通运输领域的基础设施之一，通常由混凝土建造而成。由于混凝土施工工艺的复杂性，桥梁结构难免会出现裂纹、空洞等缺陷。而桥梁在长期的运营使用中，混凝土结构易受温度变化、雨水侵蚀等因素影响，进而出现孔洞、露筋、裂缝等缺陷，严重影响桥梁的耐久性和承载力。故定期对桥梁进行质量检测是保证桥梁使用寿命和人身安全的关键。

随着科技的发展，无损检测装置的种类越来越多，自动化程度越来越高。以桥梁检测为例，授权公告号为CN106049243B的一件中国专利公开了一种道面自主智能检测装置，该装置集多种无损检测传感器于一体，可一次性实现路面状况的全面评估，可对桥面进行质量检测；授权公告号为CN110184909B的一件中国专利公开了一种适用于多类型桥墩的检测车,该装置可根据压力值控制驱动机构沿桥墩外形收缩，检测车自动夹紧桥墩并上下移动。但上述专利所公开的检测装置只能针对桥梁的特定区域进行检测，无法实现从桥底到桥墩等区域间的翻越式检测，不适用于桥梁的整体质检。

冲击回波法作为检测混凝土隐蔽缺陷的有效方法，以冲击弹性波为媒介，利用弹性波在被测结构物中多次反射特性，通过频谱分析来确定被测结构的缺陷。冲击回波声频法是对被测结构的测试部位激振并诱发振动及声响，拾音装置拾取声音信号，以差分处理的方式计算空气柱加速度并加以分析，实现对结构内部的缺陷检测。授权公告号为CN210221915U的一件中国专利公开了一种点压式采集装置，该装置以冲击回波法为检测方式，设有多个采集器，可获取多源多信道弹性波，提高检测效率。但该专利提供的装置需要操作人员控制行走与对应位置点的检测，且装置中的压电传感器为直接耦合，无法实现信号的连续采集。当检测区域较大时，检测人员需对上千个点依次进行检测，其工作量大，检测速度慢，检测效率较低。

因此，为了解决上述问题，亟需设计一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法，既能实现从桥底到桥墩等各区域的翻越，从而对桥梁各个区域的缺陷进行检测，又能提高检测效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置及检测方法，可对桥梁的背面、桥面、桥墩等各区域进行缺陷检测，并具有爬壁功能，可实现桥底到桥墩等区域的翻越，解决目前桥梁检测装置检测区域单一的问题；同时本发明提供的检测装置自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，从而提高了检测效率。

为实现上述目的，本发明提供一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，包括：

第一车体，其包括第一车体本体、驱动所述第一车体本体行走的行走驱动装置和用于爬壁的第一旋翼机构，所述行走驱动装置的动力轴上还设置有敲击组件，所述第一车体本体的中部具有镂空结构；

第二车体，其包括第二车体本体、设置在所述第二车体本体上的隔音装置，且所述隔音装置与所述第二车体本体可转动连接；

所述隔音装置包括隔音壳体、设置在所述隔音壳体内的敲击信号采集组件；

所述隔音装置的设有所述敲击信号采集组件端设有履带结构，其远离所述敲击信号采集组件端设有用于爬壁的第二旋翼机构；

所述第一车体和第二车体通过所述转动机构可转动连接，且在所述转动机构的作用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

控制系统，所述转动机构、行走驱动装置、第一旋翼机构和第二旋翼机构均与所述控制系统电性连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述桥梁爬壁检测装置还包括超声探测模块，所述第一车体和第二车体上均设置有所述超声探测模块，用于探测车体前方是否有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块与所述控制系统电性连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述转动机构包括第一转轴、第二转轴、设置在所述第一转轴上的第一齿轮、设置在所述第二转轴上并与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，以及两端分别与所述第一齿轮和第二齿轮转动连接的连杆；任一所述第一转轴和第二转轴上设置有换面驱动电机；

所述第一转轴设置在所述第一车体本体的一端，所述第二转轴设置在所述第二车体本体的一端，且所述第一车体本体的一端和所述第二车体本体的一端均为弧形结构。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一转轴上至少间隔设有两个所述第一齿轮，所述第二转轴上设有与所述第一齿轮对应数量的第二齿轮。

作为上述方案的进一步的改进，所述行走驱动装置包括至少两组车轮驱动组件，两组所述车轮驱动组件设置在所述第一车体本体的两侧；所述车轮驱动组件包括车轮、动力轴以及与所述动力轴驱动连接的车轮驱动电机。

作为上述方案的进一步的改进，所述车轮上设置有用于增加摩擦力的防滑垫，且所述防滑垫的材质优选硅胶材质。

作为上述方案的进一步的改进，其中一组所述动力轴上设有编码器，任一所述动力轴上设置有所述敲击组件。

作为上述方案的进一步的改进，所述敲击组件包括依次连接的摆杆、牵引绳索和敲击件，所述摆杆的一端固定设置在所述动力轴上，另一端与所述牵引绳索连接；伴随着所述动力轴的转动，所述摆杆带动所述敲击件间歇性的敲击检测面。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一车体本体上设置有两组第一旋翼机构，两组所述第一旋翼机构分别间隔设置在所述第一车体本体上。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一旋翼机构包括第一旋翼电机和第一旋翼，所述第一旋翼电机与所述第一旋翼驱动连接，所述第一旋翼电机设置在所述第一车体本体上。

作为上述方案的进一步的改进，所述第一车体本体和第二车体本体的材质均采用碳纤维材质。

作为上述方案的进一步的改进，所述隔音装置与所述第二车体本体通过旋转驱动机构可转动连接；所述旋转驱动机构包括第三转轴、与所述第三转轴驱动连接的旋转驱动电机，所述第三转轴与所述探测壳体固定连接，所述第三转轴的一端部与所述第二车体本体转动连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述隔音壳体包括隔音外壳、隔音内壳和隔板，所述隔板横向设置在所述隔音外壳内，并将所述隔音外壳分隔成第一空间和第二空间；

所述隔音外壳和隔音内壳均为底部开口的筒状壳体，且所述隔音内壳内套在所述隔音外壳内，并位于所述第二空间内；在第二空间内，所述隔音内壳与所述隔板围设的区域内设有隔音材料。

作为上述方案的进一步的改进，所述敲击信号采集组件包括用于采集敲击信号的麦克风、数据采集仪和电池；所述麦克风与所述数据采集仪通过线缆连接，所述电池为所述数据采集仪提供电源。

作为上述方案的进一步的改进，所述麦克风通过线缆吊设在所述隔音内壳内，所述数据采集仪和电池设置在所述隔板上，并均位于所述第一空间内。

作为上述方案的进一步的改进，所述第二旋翼机构设置在所述第一空间的顶部，所述履带结构设置在所述第二空间的底部。

作为上述方案的进一步的改进，所述第二旋翼机构包括第二旋翼电机和第二旋翼，所述第二旋翼电机与所述第二旋翼驱动连接，所述第二旋翼电机设置在所述第一空间内。

作为上述方案的进一步的改进，所述履带结构包括若干根履带轴、履带轮和绕设在相应所述履带轮上的履带，所述履带轴间隔平行设置在所述隔音壳体上，其中两根履带轴位于所述隔音内壳与所述隔音外壳围设的前后区域内(以本桥梁爬壁检测装置的前进方位为前)，所述两根履带轴的两端轴段分别设有所述履带轮，且其中间轴段还分别设置有橡胶滚筒，所述橡胶滚筒的直径与所述履带轮的直径相同；

其余所述履带轴位于所述隔音内壳与所述隔音外壳围设的左右区域内，(以本桥梁爬壁检测装置的前进方位为前)，每根所述履带轴上均设置有一个履带轮。

作为上述方案的进一步的改进，所述控制系统包括依次电性连接的车体控制模块、导航传感系统、远程控制系统，所述导航传感系统包括全球定位系统和陀螺仪，用于获取本桥梁爬壁检测装置的位置以高精度导航；所述远程控制系统与所述敲击信号采集组件通过无线通讯的方式通讯连接；所述转动机构、行走驱动装置、第一旋翼机构和第二旋翼机构均与所述车体控制模块电性连接。

需要说明的是，初始状态和检测状态下，所述第一车体和第二车体叠设成一体，所述隔音装置收纳于所述第一车体本体上的镂空结构内，且所述敲击信号采集组件和所述履带结构朝向检测平面。

本发明还提供上述基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置的检测方法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的第一车体和第二车体前行；同时设置在行走驱动装置的动力轴上的敲击组件，随着所述动力轴的转动间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体上的敲击信号采集组件采集检测面上的敲击信号，并将所述敲击信号反馈给控制系统，所述控制系统将接受到的敲击信号传输给处理终端，所述处理终端通过对敲击信号的分析进行缺陷检测；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置驱动两车体行走，同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡的推力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述第一车体或第二车体在所述转动机构作用下展开，直到所述第一车体或第二车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的第二车体或第一车体再在所述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1。

作为上述方案的进一步的改进，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬壁时；步骤如下：

S21：隔音装置转动：首先启动转动机构，转动机构带动第二车体朝向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动第二车体上的旋转驱动机构，旋转驱动机构带动隔音装置转动180°，以使履带结构朝向第二壁面；再然后所述转动机构再次启动，并带动所述第二车体继续转动，直到所述第二车体贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：隔音装置上的第二旋翼机构启动，以使所述第二车体在第二旋翼机构的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动机构，且所述转动机构带动第一车体逐渐脱离第一壁面，并朝向第二车体方向转动直到与第一车体合拢，完成换面爬行。

作为上述方案的进一步的改进，所述预设角度为30～60°。

作为上述方案的进一步的改进，在检测过程中，若第一车体靠近检测壁面，则启动安装在第一车体上的第一旋翼机构，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置带动车体爬壁；

若第二车体靠近检测壁面，则启动安装在隔音装置上的第二旋翼机构，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置带动车体爬壁。

作为上述方案的进一步的改进，在检测过程中，所述第一车体上的第一旋翼机构和隔音装置上的第二旋翼机构均启动，产生与两车体重量平衡的推力。

由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本发明基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，在驱动动力上，分别在第一车体和第二车体上设置有旋翼机构，且在第一车体上设置有车轮式的行走驱动装置，如此的设置使得本检测装置融合了旋翼机构和车轮式的行走驱动装置两种动力结构，旋翼机构通过空气推进向装置提供推力，一方面车轮驱动组件给本检测装置提供前进的驱动力，另一方面，相应的旋翼机构通过高速旋转从而产生推力，使得两车体能够平衡自身的重量从而实现爬壁以及在不同壁面之间的翻越；另外为了增加本检测装置与检测面的摩擦力，还在第二车体上设置有履带结构以触接检测面，并在相应旋翼机构的作用下，能够使得本检测装置稳固地吸附在检测壁面上进行爬壁检测；

再者，本检测装置的第一车体和第二车体通过转动机构连接，且所述转动机构能够带动任一车体相对于另一车体转动从而实现本检测装置的可翻越式爬行，既能够在水平检测面上爬行检测，也能够在具有一定夹角的检测面上爬行检测，从而可对桥梁的背面、桥面、桥墩等各区域进行缺陷检测，从而解决目前桥梁检测装置检测区域单一的问题；同时本发明提供的检测装置自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，从而提高了检测效率。

在检测方面，本检测装置将敲击组件设置在行走驱动装置的动力轴上，随着所述动力轴的转动，能够带动设置在其上的敲击组件间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体上的敲击信号采集组件采集检测面上的敲击信号；如此的设置，使得冲击波随着行走驱动装置的动力轴的转动自动产生，无需额外的设置其他激励装置，使得整个冲击波产生装置结构简单，且与车体的行走驱动装置集成在一起，能够不断的产生连续的敲击信号；另外，本发明的第二车体上还设置有隔音装置，且采集敲击信号的麦克风设置于所述隔音装置内，可实现敲击信号的无接触接收；总之，随着本检测装置在桥梁表面、背面或桥墩等区域的移动，便能自动产生连续的敲击信号，从而提高了检测效率。

2、本发明基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，第一车体和第二车体通过所述转动机构连接，且所述第二车体上的隔音装置与所述第二车体可转动连接，如此的设置，使得本检测装置能够换面爬进检测，当需要换面爬行时，只需要先启动转动机构，使得第一车体和第二车体展开并成预设的夹角，再启动旋转驱动机构带动隔音装置转动180°，使得隔音装置的设有履带结构端朝向检测面，同时敲击信号采集组件也朝向检测面，然后再次启动转动机构，直到两个车体合拢成一体实现换面爬行。

3、本发明还提供上述基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置的检测方法，包括：无损检测：行走驱动装置带动成折叠状态的第一车体和第二车体前行；同时设置在行走驱动装置的动力轴上的敲击组件，随着所述动力轴的转动间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体上的敲击信号采集组件采集检测面上的敲击信号，并将所述敲击信号反馈给控制系统，所述控制系统将接受到的敲击信号传输给处理终端，所述处理终端通过对敲击信号的分析进行缺陷检测；爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测，行走驱动装置驱动两车体行走，同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡的推力；若需要在不同壁面上爬行时，所述第一车体或第二车体在所述转动机构作用下展开，直到所述第一车体或第二车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的第二车体或第一车体再在所述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1；本发明提供的检测方法自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，无需人工操控及判断；并能够将无损检测数据发送给终端，可通过终端控制装置的运行状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明公开的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置折叠状态的立体示意图；

图2为本发明公开的第一车体的立体示意图；

图3为本发明公开的第二车体的立体示意图；

图4为本发明公开的转动机构的部分剖视示意图；

图5为本发明公开的隔音装置的内部结构示意图；

图6为本发明公开的隔音装置的横向剖视示意图；

图7为本发明公开的履带和履带轮的绕设示意图；

图8为本发明公开的基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置换面爬壁的过程示意图；

图9为本发明公开的基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置的控制系统示意图；

附图标记：

1、第一车体；11、第一车体本体；111、镂空结构；12、行走驱动装置；121、车轮驱动组件；122、车轮；123、动力轴；124、车轮驱动电机；125、编码器；13、第一旋翼机构；131、第一旋翼电机；132、第一旋翼；

14、敲击组件；141、摆杆；142、牵引绳索；143、敲击件；

2、第二车体；21、第二车体本体；22、隔音装置；23、隔音壳体；231、隔音外壳；232、隔音内壳；233、隔板；234、隔音材料；

24、敲击信号采集组件；241、麦克风；242、数据采集仪；243、电池；

25、履带结构；251、履带轴；252、橡胶滚筒；253、履带；254、履带轮；255、隔音挡板；

26、第二旋翼机构；261、第二旋翼电机；262、第二旋翼；

27、旋转驱动机构；271、第三转轴；272、旋转驱动电机；

3、转动机构；31、第一转轴；32、第二转轴；33、第一齿轮；34、第二齿轮；35、连杆；36、换面驱动电机；

4、超声探测模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以下面结合附图以对本发明作进一步描述:

实施例1：

参照图1-图9，本发明提供一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，包括：

第一车体1，其包括第一车体本体11、驱动所述第一车体本体11行走的行走驱动装置12和用于爬壁的第一旋翼132机构13，所述行走驱动装置12的动力轴123上还设置有敲击组件14，所述第一车体本体11的中部具有镂空结构111；

第二车体2，其包括第二车体本体21、设置在所述第二车体本体21上的隔音装置22，且所述隔音装置22与所述第二车体本体21可转动连接；

所述隔音装置22包括隔音壳体23、设置在所述隔音壳体23内的敲击信号采集组件24；

所述隔音装置22的设有所述敲击信号采集组件24端设有履带结构25，其远离所述敲击信号采集组件24端设有用于爬壁的第二旋翼262机构26；

所述第一车体1和第二车体2通过所述转动机构3可转动连接，且在所述转动机构3的作用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

所述第一车体1和第二车体2上均设置有所述超声探测模块4，用于探测车体前方是否有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块4与所述控制系统电性连接；

控制系统，所述转动机构3、行走驱动装置12、第一旋翼132机构13和第二旋翼262机构26均与所述控制系统电性连接；

在同一检测面上检测时，所述第二车体2和第一车体1依次上下叠设成一体，且所述隔音装置22收纳在所述第一车体的镂空结构111内，并使得所述履带结构25紧贴检测面，且所述敲击信号采集组件24朝向所述检测面；当超声探测模块4检测到前方为悬空，且需要换壁面爬行时，首先转动机构3驱动远离当前检测面的车体展开，并朝向待检测的壁面方向转动，直到所述车体贴合到待检测的壁面上，设置在所述车体上的旋翼机构启动并产生推力，使得所述车体吸附在待检测的壁面上；然后转动机构3继续转动，带动留在当前检测面上的车体朝向待检测壁面的方向转动，直到两个车体合拢成一体；

本发明提供的桥梁爬壁检测装置，在驱动动力上，分别在第一车体1和第二车体2上设置有旋翼机构，且在第一车体1上设置有车轮122式的行走驱动装置12，如此的设置使得本检测装置融合了旋翼机构和车轮122式的行走驱动装置12两种动力结构，旋翼机构通过空气推进向本桥梁爬壁检测装置提供推力，一方面行走驱动装置12的车轮122驱动组件121给本检测装置提供前进的驱动力，另一方面，相应的旋翼机构通过高速旋转从而产生推力，使得两车体能够平衡自身的重量从而实现爬壁以及在不同壁面之间的翻越；另外为了增加本检测装置与检测面的摩擦力，还在第二车体2上设置有履带结构25以触接检测面，并在相应旋翼机构的作用下，能够使得本检测装置稳固地吸附在检测壁面上进行爬壁检测；

再者，本检测装置的第一车体1和第二车体2通过转动机构3连接，且所述转动机构3能够带动任一车体相对于另一车体转动从而实现本检测装置的可翻越式爬行，既能够在水平检测面上爬行检测，也能够在具有一定夹角的检测面上爬行检测，从而可对桥梁的背面、桥面、桥墩等各区域进行缺陷检测，从而解决目前桥梁检测装置检测区域单一的问题；同时本发明提供的检测装置自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，从而提高了检测效率。

在检测方面，本检测装置将敲击组件14设置在行走驱动装置12的动力轴123上，随着所述动力轴123的转动，能够带动设置在其上的敲击组件14间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体2上的敲击信号采集组件24采集检测面上的敲击信号；如此的设置，使得冲击波随着行走驱动装置12的动力轴123的转动自动产生，无需额外的设置其他激励装置，使得整个冲击波产生装置结构简单，且与车体的行走驱动装置12集成在一起，能够不断的产生连续的敲击信号；另外，本发明的第二车体2上还设置有隔音装置22，且采集敲击信号的麦克风241设置于所述隔音装置22内，可实现敲击信号的无接触接收；总之，随着本检测装置在桥梁表面、背面或桥墩等区域的移动，便能自动产生连续的敲击信号，从而提高了检测效率。

作为优选的实施例，所述转动机构3包括第一转轴31、第二转轴32、设置在所述第一转轴31上的第一齿轮33、设置在所述第二转轴32上并与所述第一齿轮33啮合的第二齿轮34，以及两端分别与所述第一齿轮33和第二齿轮34转动连接的连杆35；任一所述第一转轴31和第二转轴32上设置有换面驱动电机36；

所述第一转轴31设置在所述第一车体本体11的一端，所述第二转轴32设置在所述第二车体本体21的一端，且所述第一车体本体11的一端和所述第二车体本体21的一端均为弧形结构；且在本实施例中，所述第一转轴31上间隔设有两个所述第一齿轮33，所述第二转轴32上设有与所述第一齿轮33对应数量的第二齿轮34；且在本实施例中，将第一转轴31和第二转轴32分别设置在对应车体的端部，便于任一车体以其中一个车体的转轴为中心旋转展开或合拢两个车体，从而实现检测装置的翻越式爬行以及换面爬行；且采用驱动两个齿轮转动的方式实现两个车体的展开或合拢，一方面便于控制旋转，另一方面两个啮合的齿轮具有自锁性。

作为优选的实施例，所述行走驱动装置12包括至少两组车轮122驱动组件121，两组所述车轮122驱动组件121设置在所述第一车体本体11的两侧；所述车轮122驱动组件121包括车轮122、动力轴123以及与所述动力轴123驱动连接的车轮驱动电机124；在本实施例中，所述第一车体1上设置有四组车轮122驱动组件121，间隔成对的设置在所述第一车体本体11的两侧，其中一组所述动力轴123上设有编码器125，任一所述动力轴123上设置有所述敲击组件14；且为了增加车轮122的抓地力，所述车轮122上设置有用于增加摩擦力的防滑垫，且所述防滑垫的材质优选硅胶材质。

作为优选的实施例，所述敲击组件14包括依次连接的摆杆141、牵引绳索142和敲击件143，所述摆杆141的一端固定设置在所述动力轴123上，另一端与所述牵引绳索142连接；伴随着所述动力轴123的转动，所述摆杆141带动所述敲击件143间歇性的敲击检测面；将敲击组件14设置在所述动力轴123上，随着行走驱动装置12上的动力轴123的转动，便可自动产生冲击力敲击检测面，从而自动产生冲击回声波；无需设置额外的激励装置，使得本检测装置的冲击波产生装置结构简单，且能够自动产生连续的敲击信号；

在本实施例中，所述敲击件143为钢球，所述钢球的一端系有牵引绳索142，牵引绳索142的另一端连接摆杆141，摆杆141为刚性杆，一方面便于与动力轴123连接，另一方面刚性杆不易在所述行走驱动装置12行走的过程中缠绕在所述动力轴123上，牵引绳索142的设置，又使得钢球的摆动具有柔性，从而能够稳定的产生敲击信号。

作为优选的实施例，所述第一车体本体11上设置有两组第一旋翼132机构13，两组所述第一旋翼132机构13分别间隔设置在所述第一车体本体11上；所述第一旋翼132机构13包括第一旋翼132电机131和第一旋翼132，所述第一旋翼132电机131与所述第一旋翼132驱动连接，所述第一旋翼132电机131设置在所述第一车体本体11上；两组旋翼机构的设置给第一车体1提供充足的推力。

旋翼由桨毂和数片桨叶构成。桨毂安装在旋翼轴上，形如细长机翼的桨叶则连在桨毂上。通常旋翼具有以下作用：产生升力：用以平衡载体的重力以及机身、平尾、机翼等部件在垂直方向上的分力；产生向前的水平分力：克服空气阻力使载体前进；在悬停时，产生侧向或向后水平分力，使载体进行侧飞或后飞；产生分力及力矩对载体进行控制或机动飞行，类似于飞机上的各种操纵面。

在本方案中，为了减轻本检测装置的整体重量，所述第一车体本体11和第二车体本体21的材质均采用碳纤维材质。

作为优选的实施例，所述隔音装置22与所述第二车体本体21通过旋转驱动机构27可转动连接；且所述旋转驱动机构27与所述控制系统电性连接；所述旋转驱动机构27包括第三转轴271、与所述第三转轴271驱动连接的旋转驱动电机272，所述第三转轴271与所述探测壳体23固定连接，所述第三转轴271的一端部与所述第二车体本体21转动连接；旋转驱动机构27的设置，便于根据检测面转动所述隔音装置22，使得敲击信号采集信号组件和履带结构25朝向检测面；从而使得本检测装置能够实现换面爬行。

在某些实施例中，所述旋转驱动机构27设置有两个第三转轴271，分别设置在所述探测壳体23的两侧，每个第三转轴271的一端与所述探测壳体23固定连接，另一端与所述第二车体本体21转动连接，任一第三转轴271的另一端设置有所述旋转驱动电机272。

作为优选的实施例，所述隔音壳体23包括隔音外壳231、隔音内壳232和隔板233，所述隔板233横向设置在所述隔音外壳231内，并将所述隔音外壳231分隔成第一空间和第二空间；

所述隔音外壳231和隔音内壳232均为底部开口的筒状壳体，且所述隔音内壳232内套在所述隔音外壳231内，并位于所述第二空间内；在第二空间内，所述隔音内壳232与所述隔板233围设的区域内设有隔音材料234；所述隔音壳体23设置为两个空间，便于在两个空间布置不同的结构，尤其是在第二空间内，所述隔音内壳232与所述隔板233围设的区域内设有隔音材料234，使得隔音内壳232内具有隔音效果，便于在其内设置敲击信号回声采集装置；

在本实施例中，所述第二旋翼262机构26设置在所述第一空间的顶部，所述履带结构25设置在所述第二空间的底部，且所述敲击信号采集组件24的回声采集装置设置在隔音内壳232内；具体的，所述第二旋翼262机构26包括第二旋翼262电机261和第二旋翼262，所述第二旋翼262电机261与所述第二旋翼262驱动连接，所述第二旋翼262电机261设置在所述第一空间内；

所述敲击信号采集组件24包括用于采集敲击信号回声的麦克风241、数据采集仪242和电池243；所述麦克风241与所述数据采集仪242通过线缆连接，所述电池243为所述数据采集仪242提供电源；所述麦克风241通过线缆吊设在所述隔音内壳232内，所述数据采集仪242和电池243设置在所述隔板233上，并均位于所述第一空间内。

作为优选的实施例，所述履带结构25包括若干根履带轴251、履带轮254和绕设在相应所述履带轮254上的履带253，所述履带轴251间隔平行设置在所述隔音壳体23上，其中两根履带轴251位于所述隔音内壳232与所述隔音外壳231围设的前后区域内(以本桥梁爬壁检测装置的前进方位为前)，所述两根履带轴251的每端轴段分别设有所述履带轮254，且其中间轴段还分别设置有橡胶滚筒252，所述橡胶滚筒252的直径与所述履带轮254的直径相同；

其余所述履带轴251位于所述隔音内壳232与所述隔音外壳231围设的左右区域内，(以本桥梁爬壁检测装置的前进方位为前)，每根所述履带轴231上均设置有一个履带轮234；所述履带轮254的侧边还设置有隔音挡板255；所述履带轮254的材质优选橡胶材质；

如此的设置，通过履带253的设置增加了本检测装置与检测面的摩擦力，更有利于两车体吸附在相应的壁面上；另外在履带253的侧边还设置有隔音挡板255，以及橡胶滚筒252的设置，使得履带结构25围设成相对封闭区域，具有良好的隔音效果，进一步的减少外部杂音的干扰，更有利于设置在所述隔音内壳232内的麦克风241采集敲击信号的回声，从而确保采集信号的准确性。

作为优选的实施例，所述控制系统包括依次电性连接的车体控制模块、导航传感系统、远程控制系统，所述导航传感系统包括全球定位系统和陀螺仪，用于获取本桥梁爬壁检测装置的位置以高精度导航；所述远程控制系统与所述敲击信号采集组件24通过无线通讯的方式通讯连接；所述转动机构3、行走驱动装置12、第一旋翼132机构13和第二旋翼262机构26均与所述车体控制模块电性连接。

需要说明的是，初始状态和检测状态下，所述第一车体1和第二车体2叠设成一体，所述隔音装置22收纳于所述第一车体本体11上的镂空结构111内，且所述敲击信号采集组件24和所述履带结构25朝向检测平面。

实施例2：

本发明还提供一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置的检测方法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置12带动成折叠状态的第一车体1和第二车体2前行；同时设置在行走驱动装置12的动力轴123上的敲击组件14，随着所述动力轴123的转动间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体2上的敲击信号采集组件24采集检测面上的敲击信号，并将所述敲击信号反馈给控制系统，所述控制系统将接受到的敲击信号传输给处理终端，所述处理终端通过对敲击信号的分析进行缺陷检测；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置12驱动两车体行走，同时相应的第一旋翼132机构13和/或第二旋翼262机构26启动以产生与车体重量平衡的推力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述第一车体1或第二车体2在所述转动机构3作用下展开，直到所述第一车体1或第二车体2贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的第二车体2或第一车体1再在所述转动机构3作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1。

本发明提供的检测方法自动化程度高，可自行完成数据采集、数据分析、缺陷成像等功能，无需人工操控及判断；并能够将无损检测数据发送给终端，可通过终端控制装置的运行状态。

作为优选的实施例，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬壁时；步骤如下：

S21：隔音装置22转动：首先启动转动机构3，转动机构3带动第二车体2朝向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动第二车体2上的旋转驱动机构27，旋转驱动机构27带动隔音装置22转动180°，以使履带结构25朝向第二壁面；再然后所述转动机构3再次启动，并带动所述第二车体2继续转动，直到所述第二车体2贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：隔音装置22上的第二旋翼262机构26启动，以使所述第二车体2在第二旋翼262机构26的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动机构3，且所述转动机构3带动第一车体1逐渐脱离第一壁面，并朝向第二车体2方向转动直到与第一车体1合拢，完成换面爬行。

作为优选的实施例，所述预设角度为30～60°之间，在本实施例中，预设角度为30°，当第二车体2相对于第一车体1转动30°时，停止转动；为了控制旋转角度，在所述换面驱动电机36连接的转轴上设置有编码器125，以便控制旋转角度。

在某些实施例中，在检测过程中，若第一车体1靠近检测壁面，则启动安装在第一车体1上的第一旋翼132机构13，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置12带动车体爬壁；由于转动机构3采用两个齿轮啮合的方式，因此在换面驱动电机36停止转动时，由于齿轮的自锁性，使得第二车体2能够稳固地合拢在第一车体1上；

若第二车体2靠近检测壁面，则启动安装在隔音装置22上的第二旋翼262机构26，产生与两车体重量平衡的推力，同时启动行走驱动装置12带动车体爬壁；由于转动机构3采用两个齿轮啮合的方式，因此在换面驱动电机36停止转动时，由于齿轮的自锁性，使得第一车体1能够稳固地合拢在第二车体2上。

在某些实施例中，在检测过程中，所述第一车体1上的第一旋翼132机构13和隔音装置22上的第二旋翼262机构26均启动，产生与两车体重量平衡的推力，再结合转动机构3的自锁性，以确保两个车体能够在合拢状态下稳固检测。

以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，包括：

第一车体，其包括第一车体本体、驱动所述第一车体本体行走的行走驱动装置和第一旋翼机构，所述行走驱动装置的动力轴上还设置有敲击组件，所述第一车体本体的中部具有镂空结构；

第二车体，其包括第二车体本体、设置在所述第二车体本体上的隔音装置，且所述隔音装置与所述第二车体本体可转动连接；

所述隔音装置包括隔音壳体、设置在所述隔音壳体内的敲击信号采集组件；

所述隔音装置的设有所述敲击信号采集组件端设有履带结构，其远离所述敲击信号采集组件端设有第二旋翼机构；

所述第一车体和第二车体通过所述转动机构可转动连接，且在所述转动机构的作用下，所述桥梁爬壁检测装置能够在具有夹角的壁面上换面爬行；

控制系统，所述转动机构、行走驱动装置、第一旋翼机构和第二旋翼机构均与所述控制系统电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述桥梁爬壁检测装置还包括超声探测模块，所述第一车体和第二车体上均设置有所述超声探测模块，用于探测车体前方是否有障碍物或者车体是否悬空；且所述超声探测模块与所述控制系统电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述转动机构包括第一转轴、第二转轴、设置在所述第一转轴上的第一齿轮、设置在所述第二转轴上并与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，以及两端分别与所述第一齿轮和第二齿轮转动连接的连杆；任一所述第一转轴和第二转轴上设置有换面驱动电机；

所述第一转轴设置在所述第一车体本体的一端，所述第二转轴设置在所述第二车体本体的一端，且所述第一车体本体的一端和所述第二车体本体的一端均为弧形结构。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述行走驱动装置包括至少两组车轮驱动组件，两组所述车轮驱动组件设置在所述第一车体本体的两侧；所述车轮驱动组件包括车轮、动力轴以及与所述动力轴驱动连接的车轮驱动电机。

5.根据权利要求4所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述敲击组件包括依次连接的摆杆、牵引绳索和敲击件，所述摆杆的一端固定设置在所述车轮轴上，另一端与所述牵引绳索连接；伴随着所述车轮轴的转动，所述摆杆带动所述敲击件间歇性的敲击检测面。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述隔音装置与所述第二车体本体通过旋转驱动机构可转动连接；所述旋转驱动机构包括第三转轴、与所述第三转轴驱动连接的旋转驱动电机，所述第三转轴与所述探测壳体固定连接，所述第三转轴的一端部与所述第二车体本体转动连接。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述隔音壳体包括隔音外壳、隔音内壳和隔板，所述隔板横向设置在所述隔音外壳内，并将所述隔音外壳分隔成第一空间和第二空间；

所述隔音外壳和隔音内壳均为底部开口的筒状壳体，且所述隔音内壳内套在所述隔音外壳内，并位于所述第二空间内；在第二空间内，所述隔音内壳与所述隔板围设的区域内设有隔音材料。

8.根据权利要求8所述的一种基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置，其特征在于，所述敲击信号采集组件包括用于采集敲击信号的麦克风、数据采集仪和电池；所述麦克风与所述数据采集仪通过线缆连接，所述电池为所述数据采集仪提供电源；所述麦克风通过线缆吊设在所述隔音内壳内，所述数据采集仪和电池设置在所述隔板上，并均位于所述第一空间内。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的基于冲击回波声频法的桥梁爬壁检测装置的检测方法，其步骤包括：

S1：无损检测：行走驱动装置带动依次呈上下叠设状态的第二车体和第一车体前行；同时设置在行走驱动装置的动力轴上的敲击组件，随着所述动力轴的转动间歇性的敲击检测面；同时设置在第二车体上的敲击信号采集组件采集检测面上的敲击信号，并将所述敲击信号反馈给控制系统，所述控制系统将接受到的敲击信号传输给处理终端，所述处理终端通过对敲击信号的分析进行缺陷检测；

S2：爬壁过程：若在同一壁面上爬进检测；行走驱动装置驱动两车体行走，同时相应的第一旋翼机构和/或第二旋翼机构启动以产生与车体重量平衡的推力；

若需要在不同壁面上爬行时，所述第一车体或第二车体在所述转动机构作用下展开，直到所述第一车体或第二车体贴合第二壁面上，启动已贴合在第二壁面上的旋翼机构以使其吸附在第二壁面上；然后停留在第一壁面上的第二车体或第一车体再在所述转动机构作用下，朝向第二壁面方向转动直到折叠成一体，继续执行步骤S1。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述步骤S2爬壁过程中，当需要换面爬壁时；步骤如下：

S21：隔音装置转动：首先启动转动机构，转动机构带动第二车体朝向第二壁面方向转动，直到转动到预设角度后停止转动，然后启动第二车体上的旋转驱动机构，旋转驱动机构带动隔音装置转动180°，以使履带结构朝向第二壁面；再然后所述转动机构再次启动，并带动所述第二车体继续转动，直到所述第二车体贴合到第二壁面后停止转动；

S22：车体合拢：隔音装置上的第二旋翼机构启动，以使所述第二车体在第二旋翼机构的推力下吸附在第二壁面上；再次启动所述转动机构，且所述转动机构带动第一车体逐渐脱离第一壁面，并朝向第二车体方向转动直到与第一车体合拢完成换面爬行。

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